＜C++＞map 容器快速上手|自定义数据类型排序的避坑理解

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✨精品专栏：C++面向对象
🔥系列专栏：C++泛型编程

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🔥前言

继 set 容器后，今天总结一下 map 容器的功能，从零到一快速掌握基本使用与常用接口。map 在STL 编程中与 vector、list、set 具有同等重要的地位，键值对的方式存储元素在查找时很是高效，那么下面正式开始 map 容器的学习之旅。

1、map 容器基本操作，从构造到查找统计

1.1、map/ multimap 基本概念

特点：

• map中所有元素都是二元组pair
• 二元组中第一个元素为key（键），起到索引作用，第二个元素为value（值）
  • 优点：可以根据key值快速找到value值
• 所有元素都会根据元素的键值自动升序排序

本质：

• map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

二者区别：

• map不允许容器中有重复key值元素
• multimap允许容器中有重复key值元素

1.2、map 赋值和构造

功能：

• 对map容器进行构造和赋值操作

函数原型：

• map mp; 默认构造函数:
• map(const map &mp); 拷贝构造函数
• map& operator=(const map &mp); 重载等号操作符

代码示例：

// 遍历容器
void printInfo(map<int,int>& mp)
{
	for (map<int, int>::iterator it = mp.begin(); it != mp.end(); it++) {
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

// 构造和赋值
void test01()
{
	// 默认构造
	map<int, int> mp1;
	// 利用二元组显示创建
	mp1.insert(make_pair(1,1));
	mp1.insert(make_pair(5,2));
	mp1.insert(make_pair(4,5));
	printInfo(mp1);
	// 拷贝构造
	map<int, int> mp2(mp1);
	printInfo(mp2);
	// 赋值
	map<int, int> mp3;
	mp3 = mp2;
	printInfo(mp3);
}
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1.3、map 大小和交换

功能：

• 统计map容器大小以及交换map容器

函数原型：

• size(); 返回容器中元素的数目
• empty(); 判断容器是否为空
• swap(st); 交换两个集合容器

代码示例：

// 大小和交换
void test02()
{
	// 大小
	map<int, int>mp;
	mp.insert(pair<int, int>(1, 10));
	mp.insert(pair<int, int>(3, 30));
	mp.insert(pair<int, int>(2, 20));

	if (mp.empty())
	{
		cout << "m为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "m的大小为： " << mp.size() << endl;
	}

	// 交换
	map<int, int>m2;
	m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
	m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
	m2.insert(pair<int, int>(6, 300));

	cout << "交换前" << endl;
	printInfo(mp);
	printInfo(m2);

	cout << "交换后" << endl;
	mp.swap(m2);
	printInfo(mp);
	printInfo(m2);
}
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1.4、map 插入和删除

功能：

• map容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

• insert(elem); 在容器中插入元素。
• clear(); 清除所有元素
• erase(pos); 删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
• erase(beg, end); 删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
• erase(key); 删除容器中值为key的元素。

代码示例：

// 插入和删除
void test03()
{
	//插入操作
	map<int, int> mp;
	//第一种插入方式
	mp.insert(pair<int, int>(1, 10));
	//第二种插入方式，推荐
	mp.insert(make_pair(2, 20));
	//第三种插入方式
	mp.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
	//第四种插入方式，不推荐：当不存在此值就会自动创建键，值为0
	mp[4] = 40;
	// 模拟误操作
	cout << "下标为6的值为："<<mp[6] << endl;
	printInfo(mp);

	//删除，按迭代器
	mp.erase(mp.begin());
	printInfo(mp);
	// 删除，按下标
	mp.erase(3);
	mp.erase(6);
	printInfo(mp);

	//清空
	mp.erase(mp.begin(), mp.end());
	mp.clear();
	printInfo(mp);
}
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1.5、map 查找和统计

功能：

• 对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

• find(key); 查找key是否存在,若存在，返回该键对应的迭代器；若不存在，返回end();
• count(key); 统计key的元素个数

代码示例：

// 查找和统计
void test04()
{
	map<int, int>mp;
	mp.insert(pair<int, int>(1, 10));
	mp.insert(pair<int, int>(2, 20));
	mp.insert(pair<int, int>(4, 40));
	mp.insert(pair<int, int>(3, 30));

	//查找
	map<int, int>::iterator pos = mp.find(3);

	if (pos != mp.end())
	{
		cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = mp.count(2);
	cout << "num = " << num << endl;
}
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2、自定义排序规则

与 set 容器一样，定义排序规则需要在创建容器的时候就指定，同样需要借助仿函数，也就是后面会提到的 谓词

2.1、内置数据类型的排序

// 内置数据类型排序
class descmp
{
public:
	bool operator()(int val1, int val2) const {
	    // 指定为降序排列 
		return val1 > val2;
	}
};
void test05()
{
	cout << "降序排序插入：" << endl;
	map<int, int,descmp> mp;
	mp.insert(make_pair(3, 2));
	mp.insert(make_pair(7, 4));
	mp.insert(make_pair(6, 1));
	mp.insert(make_pair(8, 5));
	mp.insert(make_pair(1, 3));

	for (auto it = mp.begin(); it != mp.end(); it++) {
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
}
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仿函数需要指定为 const 常函数类型，否则将会出现数据不完整错误

2.2、自定义数据类型的排序

进行自定义数据类型排序的时候要注意，使用仿函数定义排序规则是针对 键 的，因此要把定义的类、结构体放在泛型的第一个参数上（别问，问就是我看了半天源码才发现的…）

接下来看看我设计的小案例：

// 自定义数据类型排序
class Hero
{
public:
	// 构造方法
	Hero(string name, int age) :name(name), age(age) {}
	// 属性
	string name;
	int age;
};
class Cmp_hero
{
public:
	bool  operator()(const Hero& h1, const Hero& h2)const {
		return h1.age < h2.age;
	}
};
void test06()
{
	map<Hero, int, Cmp_hero> mh;
	Hero h1("赵云", 42);
	Hero h2("曹操", 43);
	Hero h3("孙策", 39);
	Hero h4("刘备", 40);
	Hero h5("关羽", 41);
	mh.insert(make_pair(h1, 12000));
	mh.insert(make_pair(h2, 14000));
	mh.insert(make_pair(h3, 10000));
	mh.insert(make_pair(h4, 18000));
	mh.insert(make_pair(h5, 16000));

	for (auto t = mh.begin(); t != mh.end(); t++) {
		cout << "姓名：" << t->first.name << " 年龄：" << t->first.age
			<< " 赏金：" << t->second << endl;
	}
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其实更合理的设计应该是按照赏金大小来排序，我之所以这样设计是想介绍一下当键是类的时候该怎么处理：仿函数参数列表中的变量若是 引用形式 必须用 const 修饰（若不是引用形式则不用加 const），而且函数也应该是常函数。

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map 容器键值对存储的使用是非常广泛的，下篇博客来做一个员工分组的具体案例，巩固一些 STL常用容器的使用，大家可以订阅专栏，方便查阅和复习。